Зависимость механических свойств сплавов от толщины стенок отливок 3 страница

Естественное старение стараются не применять, а заменяют его низкотемпературным отжигом (500... 600 или 200... 300 °С) или методами статического и динамического (вибрация) нагружения.

Кроме того, для повышения релаксационной стойкости при­меняют метод термоудара, заключающийся в создании в отливках при быстром их нагреве до температуры 200...400°С температур­ных напряжений, вызывающих временную перегрузку.

Пути повышения прочностных свойств серого чугуна. Когда тре­буется сделать выбор из двух соседних марок чугуна, например СЧ20 и СЧ25, то по сути решается вопрос о том, как обеспечить увеличение прочности. Здесь у технологов существует несколько возможностей.

Первый путь можно установить, анализируя данные ГОСТ 1412-85 (см. табл. 5.1), согласно которым для увеличения прочно­сти и твердости необходимо уменьшить содержание углерода, а следовательно, графита в чугуне. При этом уменьшается углерод­ный эквивалент С_экв и суммарное содержание С + Si (немного уменьшается и содержание кремния). Из структурных диаграмм известно, что с уменьшением содержания С + Si растет вероят­ность отбела, поэтому второй путь повышения прочности - модифицирование. Высокие марки чугуна, начиная с СЧ25, не­возможно получить без модифицирования. Третий путь повы­шения прочности - легирование главным образом хромом и ни­келем. В чугунах марок СЧ25 и выше наблюдается в основном пер­литная структура. Легирование перлита естественно повышает проч­ность. И, наконец, четвертый путь - снижение содержания S и Р как вредных примесей.

Особенности литейных свойств. Серый чугун обладает очень хорошими литейными свойствами. Жидкотекучесть серых чугунов, как правило, выше, чем углеродистых сталей.

Серые чугуны при введении в их состав до 1,0 % фосфора при­меняются для художественного литья (примером являются кас­линские художественные отливки).

При несколько меньшем (до 0,6 %) содержании фосфора из серого чугуна индивидуально отливают поршневые кольца с тол­щиной стенки около 3 мм. Отливка тонкостенных отливок из се­рого чугуна в металлические формы представляет значительные сложности, главным образом, из-за отбела.

Эвтектические и околоэвтектические чугуны к усадочным ра­ковинам и пористости практически не склонны, и отливки из них изготовляются без прибылей благодаря расширению чугуна вследствие выделения графита в некотором интервале температур после затвердевания.

Доэвтектические чугуны, особенно чугуны высоких марок, склонны к образованию усадочных дефектов, и отливки из них изготовляются с небольшими прибылями. Число прибылей мини­мальное, так как расстояние, на которое действует прибыль, до­стигает более 1,5 м.

Только в некоторых случаях для отливок диаметром свыше 500 мм, например автомобильных тормозных барабанов, требуется вторая боковая сливная прибыль, расположенная напротив про­ливной в месте подвода металла.

Следует еще раз напомнить, что, несмотря на малую объем­ную усадку, отливки из чугуна высоких марок, начиная с СЧ25, получить без усадочных дефектов непросто, так как расширение чугуна происходит после затвердевания и объем прибылей зави­сит от податливости литейной формы.

Отливки из серого чугуна к горячим трещинам практически не склонны, так как при температурах вблизи интервала крис­таллизации отливки расширяются, расширение происходит в уже затвердевшей корке, и растягивающие механические напряже­ния в интервале температур кристаллизации практически не воз­никают. Однако при последующем охлаждении проявляется боль­шая склонность отливок из серого чугуна к холодным трещи­нам, поэтому их стараются как можно раньше выбивать из ме­таллических форм.

Из-за склонности серого чугуна к холодным трещинам круп­ные отливки выбивают при температурах около 200 °С. Причиной холодных трещин в этих отливках является их более интенсивное неоднородное охлаждение на воздухе после выбивки (по сравне­нию с песчано-глинистой формой) из-за неоднородного осво­бождения от формовочной смеси и стержней. Покрытые формо­вочной смесью участки охлаждаются медленнее, чем освободив­шиеся от смеси. Вследствие этого возникает большая разность тем­ператур в отливке, приводящая к высоким временным напряже­ниям и разрушению отливки.

Как уже отмечалось ранее, очень сильно способствуют образо­ванию холодных трещин отбеленные участки отливок и заливы, в которых, как правило, также наблюдается структура белого чугу­на из-за большой скорости охлаждения.

Склонность чугуна к насыщению газами и образованию газо­усадочной пористости следует признать умеренной. Основные про­блемы связаны с образованием газовых раковин, которые образу­ются при выделении газов из форм и стержней, а также в случае неправильно сконструированной литниковой системы, в которой происходит подсос газов и их захват.

Аналогично, склонность к ликвации и неметаллическим вклю­чениям также не создает особых проблем, исключая шлаковые и песчаные включения, которые часто попадают в отливку.

В то же время, серый чугун является одним из самых чувстви­тельных сплавов к изменению механических свойств в зависимо­сти от толщины стенки (см. подразд. 3.12). Физические свойства серого чугуна (СЧ) в сравнении со свойствами высокопрочного чугуна (ВЧ), чугуна с вермикулярным графитом (ЧВГ) и ковкого чугуна (КЧ) приведены в табл. 5.3.

Следует обратить внимание на больший коэффициент тепло­проводности X серого чугуна по сравнению с другими чугунами. Поэтому температурные напряжения в сером чугуне также будут меньше из-за уменьшения перепадов температур.

Пластинчатый графит кроме положительного и отрицатель­ного воздействия на структуру, которое было отмечено выше, сильно влияет также на герметичность, под которой понимается способность материала противостоять фильтрации жидкости или газа. В отливках из чугуна с графитом, особенно из серого чугу­на, кроме усадочной, газовой и газоусадочной пористости отме­чают еще и графитную пористость, которая зависит от размера и формы графита. Считается, что причиной низкой герметичности чугунов является грубая форма пластинчатого графита. Между

Таблица 5.3 Физические свойства чугунов   Чугун р, кг/м3 а, - 10б, К"1 X, Вт/(м • К) с, Дж/(кг • К) СЧ 6800... 7500 10,0... 12,0 45...60 502...545 ВЧ 7100... 7350 9,0... 12,5 30...45 545...630 ЧВГ 7100... 7350 10,0-12,0 40...50 525...585 КЧ 7200... 7500 10,5... 11,0 30...40 460... 540

Примечание, р — плотность; а7 — температурный коэффициент линейно­го расширения; X — коэффициент теплопроводности; с — теплоемкость.

 

грубым графитом и металлической матрицей при охлаждении образуются микропоры вследствие разных температурных коэф­фициентов линейного расширения: 12-10"⁶ К"¹ для железа и 26 • 10"⁶ К"¹ для графита перпендикулярно базису. Гидро- и пнев- моплотность возрастают с уменьшением углеродного эквивален­та и толщины стенки (увеличением скорости затвердевания). При этом для чугуна не свойственно общее правило, в соответствии с которым герметичность сплавов возрастает с уменьшением интервала кристаллизации. Эффективным средством повышения герметичности является легирование 0,2...0,25% Ni и 0,2... 0,3 % Си.

5.3. Высокопрочный чугун

В настоящее время чугун с шаровидным графитом чаще называ­ется высокопрочным. Как отмечено выше, концентрация напряже­ний около включений графита шаровидной формы в два и более раза меньше, чем для графита пластинчатой формы. Поэтому вы­сокопрочный чугун имеет не только высокую прочность, но и заметные пластические свойства, что позволяет изготовлять из него отливки-детали, работающие при ударных нагрузках. При этом экономически выгодно заменять отливки из углеродистой стали и ковкого чугуна отливками из высокопрочного чугуна. Так, по аме­риканским данным, удельный расход электроэнергии, кВт - ч/т от­ливок, составляет: 3100 для серого и высокопрочного чугуна, 5700 для углеродистой стали и 6400 для ковкого чугуна. Такие отливки, как ступицы переднего и заднего колеса, изготовляют из высоко­прочного чугуна взамен ковкого, а коленчатый вал - из высоко­прочного чугуна взамен углеродистой стали.

Обязательным при производстве отливок из высокопрочного чугуна является модифицирование с целью получения шаровид­ного графита, низкое содержание серы (менее 0,012%) при от­сутствии в химическом составе демодификаторов (Bi, Se, Al, Ti, As, Pb).

Самыми распространенными являются модификаторы на ос­нове магния, в частности лигатуры магния с ферросилицием ФСМг, а также лигатуры Ni-Si-Mg, ЖКМК (Fe-Si-Mg-Ca) и KM (Si-Ca-Mg). Для модифицирования используют также ред­коземельные металлы (РЗМ - La, Се, Nd и др.).

По ГОСТ 7283-85 высокопрочный чугун подразделяется на восемь марок (табл. 5.4). В обозначении марки кроме букв ВЧ (вы­сокопрочный чугун) приводится цифра - временное сопротив­ление с_в, кгс/мм², т. е. предел прочности при растяжении.

По металлической матрице чугуны подразделяются на феррит- ные, перлито-ферритные, перлитные и бейнитные. Чугуны пер­вых двух типов производят в литом состоянии без термической

Таблица 5.4 Механические свойства*1 и рекомендуемый химический состав высокопрочного чугуна с шаровидным графитом по ГОСТ 7283—85 Марка чугуна Механические свойства Содержание элемента*2, % ав, Н/мм2 (кгс/мм2) ат, Н/мм2 (кгс/мм2) 5, % нв С Si Мп не менее Ферритные чугуны ВЧ 35*3 350(35) 220(22)   140... 170 2,7...3,8 0,8...2,9 0,2...0,6 ВЧ 40 . 400(40) 250(25)   140...202 2,7...3,8 0,5...2,9 0,2...0,6 Перлито-ферритные чугуны ВЧ 45 450(45) 310(31)   140...225 2,7...3,8 0,5...2,9 0,3...0,7 ВЧ 50 500(50) 320(32)   153...245 2,7...3,7 0,8...2,9 0,3...0,7 Перлитные чугуны ВЧ60 600(60) 370(37)   192... 277 2,7...3,6 2,2...2,5 0,4... 0,7 ВЧ 70 700(70) 420(42)   228...300 3,0...3,6 2,6...2,9 0,4... 0,7 ВЧ 80 800(80) 480(48)   248...351 3,2...3,6 2,6... 2,9 0,4...0,7 Бейнитный чугун ВЧ 100 1000(100) 700(70)   270... 360 3,2...3,6 3,0... 3,8 0,4... 0,7 *' ав- временное сопротивление; ат — предел текучести; 5 — относительное удлинение; НВ — твердость по Бринеллю. *2 Содержание примесей: Р не более 0,1 %; S не более 0,02%. *3 Ударная вязкость KCU более 0,13 кДж/м2.

 

обработки, перлитные чугуны получают с нормализацией, а бей- нитные - с закалкой и отпуском.

Для формирования в структуре шаровидного графита необхо­димо, чтобы количество усвоенного модификатора соответство­вало 0,03...0,06 %. При меньшем количестве образуется не шаро­видный, а пластинчатый графит, при большем появляется отбел, т. е. возникает необходимость в термической обработке.

Не следует забывать, что при вводе магниевых лигатур на дно ковша и при заливке в него чугуна наблюдается пироэффект, свя­занный с испарением магния при 1083 °С. В связи с этим чистый магний закладывать на дно ковша нельзя, так как произойдет выброс жидкого металла (как при попадании воды под жидкий металл). Поэтому модифицирование чистым магнием проводят в автоклавах. Наработан положительный опыт на КамАЗе и на дру­гих заводах модифицирования в литейной форме - Inmold-npo- цесс. Этот способ обеспечивает уменьшение расхода дорогостоя­щего модификатора, структура чугуна получается без термиче­ской обработки в литом состоянии, время между процессом мо­дифицирования и моментом заливки равно практически нулю, т. е. решается проблема, связанная с кратковременностью действия модификатора. В то же время уменьшается производительность (на модельной плите располагаются реакционные камеры, в которые засыпается модификатор, и число отливок уменьшается), снижа­ется выход годного. К положительным сторонам Inmold-процесса следует также отнести уменьшение предусадочного расширения и уменьшение объема прибылей до 40 %.

В отличие от пластинчатого графита в сером чугуне, который практически пронизывает металлическую матрицу, включения шаровидного графита разобщены (как и включения хлопьевидно­го графита отжига в ковком), поэтому в высокопрочном чугуне коэффициент теплопроводности практически в два раза меньше, чем в сером чугуне.

Увеличение теплопроводности серого чугуна связано с тем, что для графита X = 160, а для железа X = 87 Вт/(м-К). Поэтому детали из серого чугуна будут лучше работать в условиях тепло- смен и перепадов температур, чем из высокопрочного чугуна.

Особенности литейных свойств высокопрочного чугуна. Жидко­текучесть высокопрочного чугуна выше, чем жидкотекучесть се­рого чугуна, поэтому тонкостенные отливки высокопрочного чу­гуна получаются без проблем. Усадочные свойства в значительной степени зависят от литой структуры отливки. Если отливка за­твердевает «по-белому», то в ней образуются усадочные ракови­ны и необходимы прибыли, как и для белого чугуна. Объем уса­дочных дефектов достигает 6 % и более; возникают горячие и хо­лодные трещины. Если структура высокопрочного чугуна получа­ется в литом состоянии (как правило, при использовании вто­ричного модифицирования ферросилицием), т.е. при затвердева­нии не выделялся структурно свободный цементит, а происходи­ла графитизация, то объем прибылей и объем усадочных дефек­тов уменьшается на 20... 30 % и составляет 4,5... 5,5 %. Горячих тре­щин при этом не возникает, холодные трещины образуются реже, чем при затвердевании «по-белому».

При модифицировании в литейной форме (при реализации Inmold-процесса) объем усадочных дефектов уменьшается еще на 30...40% за счет выделения большего количества графита и со­ставляет 3,0...4,5 %. Простые тонкостенные отливки из ферритно- го высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (типа патруб­ков) небольшой массы можно отливать без прибылей (при этом литейные формы изготовляются из высокопрочных смесей).

Линейная усадка отливок высокопрочных чугунов меньше, чем в случае серых чугунов, в связи с тем, что в первых большее пре- дусадочное расширение, главным образом из-за графитизации сра­зу после затвердевания. При модифицировании в ковше оно со­ставляет 0,4...0,5%, а при модифицировании в форме - 0,2... 0,22 %. Поэтому при переходе на Inmold-процесс модельную ос­настку необходимо переделывать, так как линейная усадка отли­вок различается в этих двух случаях на такую же величину (при Inmold-процессе линейная усадка больше).

Остальные литейные свойства (газонасыщение, ликвация, из­менение механических свойств в зависимости от толщины стен­ки) такие же, как у серого чугуна.

При содержании серы более 0,012 % отливки поражаются не­металлическими включениями — «черными пятнами», состоящи­ми из MgS, MnS, MgO.

Из других технологических свойств следует прежде всего отме­тить более высокую герметичность высокопрочных чугунов из-за отсутствия графитной пористости, и эти чугуны можно исполь­зовать для отливки деталей, работающих при давлениях 40 МПа (400кгс/см²) и выше.

Обрабатываемость высокопрочного чугуна, определяемая, на­пример, по стойкости резца, зависит от твердости НВ металли­ческой матрицы. Чистота поверхности деталей из высокопрочного чугуна выше, чем деталей из серого чугуна, вследствие обособ­ленности включений графита.

Благодаря высоким показателям и хорошему сочетанию проч­ностных, эксплуатационных, физических и технологических свойств высокопрочный чугун находит очень широкое примене­ние во всех отраслях промышленности. Как показывает зарубеж­ный и отечественный опыт, изделия из высокопрочного чугуна во многих случаях заменяют стальное литье, стальные поковки, изделия из ковкого и серого чугуна.

Преимуществом высокопрочного чугуна перед сталью является меньшая плотность, а значит, и меньшая масса, которая еще бо­лее снижается в связи с тем, что из этого чугуна можно отливать более тонкостенные детали благодаря его более высокой жидкоте­кучести. Важным преимуществом в этом отношении является так­же более низкая температура плавления (примерно на 300 °С), что облегчает и удешевляет процесс плавки. Кроме того, значительно упрощается и удешевляется изготовление литейных форм, так как не требуются дорогие формовочные материалы, специальная кера­мика для литниковых систем и т.п. К большим преимуществам высокопрочного чугуна относятся также меньшая склонность к образованию горячих трещин и большая циклическая вязкость.

В сравнении с ковким чугуном преимуществами высокопроч­ного чугуна являются лучшие литейные и более высокие механи­ческие свойства, возможность во многих случаях обходиться без термической обработки, а также возможность применения для изготовления деталей любых сечений, массы и размеров.

Высокие значения механических свойств высокопрочного чу­гуна дают также возможность заменять им серый чугун, при этом достигаются уменьшение толщины стенок и снижение массы от­ливок. Например, при переходе на высокопрочный чугун значи­тельно уменьшается толщина водопроводных труб, уменьшается масса тюбингов метрополитенов и подземных шахт, при этом ме­таллоемкость конструкций снижается в 1,5-2 раза [11].

5.4. Чугун с вермикулярным графитом

Сначала чугун с вермикулярным графитом считался браком при изготовлении отливок из высокопрочного чугуна. Однако позже выяснилось, что такой чугун обладает рядом специфических свойств, которые дают довольно широкие возможности для его использования: некоторая пластичность (относительное удлине­ние 2...5 %), повышенный по сравнению с высокопрочным чугу­ном коэффициент теплопроводности, литейные свойства, близ­кие к серому чугуну, а также меньшая по сравнению с серым чугуном чувствительность к толщине стенок.

В структуре чугуна с вермикулярным графитом всегда имеется некоторое количество шаровидного графита, остальной графит округлой продолговатой формы, особенно на концах включений, поэтому концентрация напряжений около таких включений мень­ше, чем у серого чугуна, с чем и связано появление пластических свойств.

К известным способам его получения относится обработка рас­плава модификатором с РЗМ (церием, иттрием и др.).

Оптимальную совокупность названных свойств обеспечивает ввод 0,6...0,8% модификатора (при содержании S 0,01...0,03 %), при этом остаточное содержание РЗМ 0,1...0,15%, в том числе 0,02...0,06% церия.

Металлическая матрица чугуна с вермикулярным графитом может быть перлитной или перлито-ферритной, как у серого чу­гуна. Наилучшие литейные и физико-механические свойства обес­печивает чугун, в составе которого 20...30% шаровидного и 70... 80 % вермикулярного графита при содержании, %: С 3,5... 3,6; Si 2,4...2,6; Мn 0,6...0,8; Р 0,02...0,06; S 0,01...0,03.

После обработки лигатурой требуется вторичное модифициро­вание для предотвращения отбела. Чаще всего для этого использу­ется ферросилиций ФС75 в количестве 0,3...0,8 % в зависимости от степени эвтектичности.

 

Механические свойства (с_в, 8) и объем усадочных раковин (V_p) в отливках из чугуна с вермикулярным графитом (ЧВГ) в зависи­ мости от количества шаровидно­го графита приведены в табл. 5.5.

Таблица 5.5 Зависимость механических свойств и объема усадочных раковин в ЧВГ от содержания шаровидного графита (ШГ)   шг, % кгс/мм2 5, % УР, % 10...20 32...38 2...5 1,8...2,2 20...30 38...45 2...6 2,0...2,6 40...50 45... 50 3...6 3,2...4,6

Следует отметить, что соче­тание высоких механических свойств (прочности и пластич­ности) и повышенного коэффи­циента теплопроводности (по сравнению с высокопрочным чу­гуном) (см. табл. 5.3) позволяет использовать его взамен серого чугуна для ответственных дета­лей общего машиностроения, особенно для деталей, работаю­щих в условиях теплосмен и зна­чительных перепадов температур, например в дизелестроении. При этом, как уже было отмечено, чугун с вермикулярным графитом допускает в отливках большую разностенность (меньшую склон­ность к изменению механических свойств от толщины стенки). Модельно-стержневая оснастка, сделанная для отливок из серого чугуна, может быть использована без изменений для отливок из чугуна с вермикулярным графитом.

5.5. Ковкий чугун

Ковкий чугун (КЧ) характеризуется высокими прочностью а_в = = 300...800 Н/мм² (30...80 кгс/мм²) и пластичностью 6 = 1,5... 12,0%, что и послужило основанием для того, чтобы называть его ков­ким, хотя ковке он не подвергается, за исключением операции правки отливок. Названные свойства позволяют использовать его для тяжелонагруженных деталей, испытывающих динамические нагрузки. Однако в последнее время наметилась тенденция к за­мене ковкого чугуна высокопрочным как из экономических, так и из технических предпосылок.

К причинам технического характера относятся прежде всего ограничение по толщине стенок отливок до 50 мм, а также более низкие литейные свойства белого чугуна по сравнению с высоко­прочным чугуном.

Высокая стоимость отливок из ковкого чугуна связана с тем, что их производство осуществляется в два этапа: первый - производство отливок из белого чугуна (поэтому под литейными свойствами ковкого чугуна следует понимать литейные свойства белого чугуна); второй - графитизирующий или обезуглеро­живающий отжиг.

На первом этапе основными являются требования, связанные с получением в отливках сквозного отбела. При этом необходимо «держать на максимуме» углеродный эквивалент или суммарное содержание С + Si, но чтобы в то же время в структуре белого чугуна не образовывался свобод­ный графит. При значительном отклонении от этого максиму­ма в меньшую сторону очень сильно увеличивается время вто­рого этапа - отжига.

Химический состав белого чугуна перед отжигом на ковкий чугун является факультатив­ным, как и для всех чугунов, и зависит от толщины стенки: с увеличением толщины стенок суммарное содержание С + Si уменьшается (табл. 5.6).

Важнейшим из требований к химическому составу белого чугуна является ограничение содер­жания хрома - должно быть не более 0,06 % Сг, иначе не про­изойдет полного распада цементита в отливках из белого чугуна (хром делает цементит устойчивым против распада).

Наиболее часто при отжиге белого чугуна на ковкий чугун при­меняют процесс полной графитизации в нейтральной или слабо окислительной среде, в результате получается ферритный ковкий чугун - черносердечный по виду излома и попутно возможно частичное обезуглероживание.

Типичный режим двухстадийного отжига на ферритный ков­кий чугун (рис. 5.10) состоит из пяти периодов:

П ₁ - нагрев до 930...970 °С, т.е. значительно выше температур интервала превращений, при длительности 3...5 ч;

п₂ — выдержка, называемая первой стадией, до полного раз­ложения структурного свободного цементита — 3...5 ч;

П ₃ — промежуточное охлаждение до температур около 760 °С, т. е. несколько выше интервала критических температур - 3... 4 ч;

Таблица 5.6 Содержание С и Si в отливках из ковкого чугуна в зависимости от толщины стенок Толщина стенок отливок, мм С Si мае. % 4...6 3,0...2,8 1,2...1,0 6...9 2,8...2,7 1,0...0,8 9... 13 2,7...2,6 0,8... 0,6 13... 25 2,6...2,5 0,6...0,55 Свыше 25 2,5...2,4 0,55...0,5

п₄ - медленное контролируемое охлаждение со скоростью не более 5 °С/ч, называемое второй стадией, вплоть до 700 °С с це­лью разложения цементита, входящего в перлит, - 8... 15 ч;

Рис. 5.10. Типовой график отжига ковкого чугуна

 

п₅ - окончательное охлаждение до 550...600 °С, т.е. до темпе­ратуры, при которой отливки выгружают из печи.

Общая продолжительность отжига для получения ферритного ковкого чугуна составляет 23...40 ч. Длительность отжига умень­шается за счет ввода в расплав белого чугуна модификатора, со­держащего 0,003% В, 0,003% Bi, 0,01% А1 (ранее длительность отжига составляла 100 ч, а сам отжиг назывался «томлением»).

Перлитный ковкий чугун может получаться с использованием различных режимов термообработки. Один из них заключается в проведении первой стадии, охлаждении до температуры 900 °С, нормализации и последующего отпуска. Кроме того, по оконча­нии первой стадии и охлаждения может быть применена закалка в масле с отпуском (с нагревами под закалку и под отпуск). Тер­мообработке, в том числе закалке в масле, может быть подвергнут ферритный ковкий чугун, полученный при проведении двухста- дийного отжига. После термической обработки структура метал­лической матрицы становится сорбитной или трооститной.

По ГОСТ 7293-79 (изм. в 1991 г.) установлены 11 марок ков­кого чугуна. Его маркировка производится буквами КЧ и двумя цифрами, первая из которых - временное сопротивление (т.е. предел прочности при растяжении) (с_в, кгс/мм²), вторая - от­носительное удлинение (8, %). Кроме того, ГОСТом регламенти­руется твердость НВ для каждой марки и приводится рекомендуе­мый химический состав (табл. 5.7).

Ферритный чугун имеет черный бархатистый излом с перлит­ной поверхностной каймой толщиной до 1,5 мм и называется «черносердечным». Перлитный чугун имеет светлый блестящий излом и называется «белосердечным».

Для получения белосердечного перлитного чугуна режим от­жига заключается по существу в длительной первой стадии, кото­рая проводится в окислительной атмосфере при температуре 1000... 1050 °С. При этом происходит окисление и удаление из от­ливки значительной части углерода. После охлаждения структура чугуна представляет перлитную матрицу с небольшим количеством графита, т. е. структура близка к графитизированной стали. Такой чугун легко подвергается сварке и пайке.

Таблица 5.7 Механические свойства и рекомендуемый химический состав ковкого чугуна по ГОСТ 7293-79 (изм. в 1991 г.) Марка чугуна Механические свойства Среднее содержание элемента, мае. % С7В, Н/мм2 (кгс/мм2), не менее 5, % нв С Si Мп Ферритные чугуны КЧЗО-6 294(30)   100... 163 2,7 1,3 0,5 КЧЗЗ-8 323(33)   100... 163 2,7 1,3 0,5 КЧ35-10 335(35)   100... 163 2,6 1,2 0,4 КЧ37-12 362(37)   110...163 2,5 1,3 0,3 Перлитные чугуны КЧ45-7 441(45)   150...207 2,6 1,2 0,6 КЧ50-5 490(50)   170...230 2,6 1,2 0,6 КЧ55-4 539(55)   192...241 2,6 1,2 0,6 КЧ60-3 588(60)   200... 269 2,6 1,2 0,6 КЧ65-3 637(65)   212... 269 2,5 1,3 0,6 КЧ70-2 686(70)   241...285 2,5 1,3 0,6 КЧ80-1,5 784(80) 1,5 270... 320 2,5 1,3 0,6

Примечание. Содержание примесей в чугуне, мае. %, менее: Р 0,10...0,18; S 0,06...0,20; Сг 0,06...0,08.

Литейные свойства белого чугуна (предназначенного к отжигу на ковкий чугун) значительно хуже, чем у высокопрочного чугу­на и особенно у серого чугуна. Меньшая эвтектичность и высокая температура ликвидуса приводят к меньшей жидкотекучести. Широкий интервал кристаллизации (100 °С и более) и структура белого чугуна приводят к тому, что отливки белого чугуна склон­ны к усадочным раковинам и пористости. Объемная усадка за­твердевания ковкого чугуна составляет величину порядка 6 %. Тот же широкий интервал кристаллизации является ответственным за высокую склонность к горячим трещинам. Для структуры бело-